Le radiografie industriali secondo il Codice ASME Una garanzia per

COMPONENTI IN PRESSIONE, ANALISI DELLE PRESCRIZIONI DELLA SEZIONE V, ARTICOLO II
1. Scopo e campo di applicazione
La Sezione V, articolo II del codice ASME descrive il metodo radiografico applicabile alla costruzione di componenti in pressione per il controllo di
materiali, fusi, saldature. I requisiti della suddetta sezione sono adottati dai
fabbricanti quando richiamati dalle specifiche contrattuali o quando imposti
da regolamenti e/o norme cogenti. Nella fattispecie le costruzioni saldate, con
saldature a piena penetrazione, devono essere controllate col metodo radiografico ad esse applicabile (raggi X o gamma).
Scopo di questo articolo è di illustrare in modo sintetico i contenuti dell’articolo II, al fine di fornire al lettore una panoramica sulle principali prescrizioni del Codice relative all’esame radiografico.
2. Definizioni
Radiazione retrodiffusa. È la radiazione secondaria generata dalle riflessioni
multiple del fascio primario contro pareti e oggetti situati dietro l’oggetto da
radiografare.
Densità. La densità ottica di una pellicola è il logaritmo decimale del rapporto tra l’intensità del fascio luminoso emesso dal visore (negativoscopio) e
quella del fascio emesso dalla pellicola:
D = Log
I0
It
Sensibilità. Per sensibilità radiografica si intende convenzionalmente la minima differenza di spessore del materiale in esame percepibile sul radiogramma,
valutata nella direzione del fascio primario.
Macchia focale.
- Raggi X. Per macchia focale si intende la proiezione delle dimensioni
effettive del fascio di elettroni provenienti dall’anticatodo del tubo
radiogeno, sul piano perpendicolare alla direzione di propagazione dei
raggi X.
- Raggi gamma. Per macchia focale si intende la dimensione dell’area della pastiglia dell’isotopo radioattivo.
Penombra geometrica. In un’immagine radiografica è definita come l’incapacità di riprodurre fedelmente i bordi di un dato oggetto. Lo stesso termine penombra è anche usato per indicare la distanza minima che ci può essere tra
due oggetti radiografati distinguibili ed è quindi una misura della sensibilità o
risoluzione dell’immagine. La penombra dipende dalle dimensioni della macchia focale.
Tecniche di esposizione radiografica.
- Tecnica a parete-singola. La radiazione attraversa una sola parete della
saldatura, che è visibile sulla radiografia per la relativa accettazione.
- Tecnica a parete-doppia. La radiazione attraversa due pareti della saldatura. Nella tecnica con visione a parete singola la radiazione attraversa
due pareti e solo una saldatura è visibile sulla radiografia; nella tecnica
con visione a parete doppia la radiazione attraversa due pareti e sono
visibili entrambe le pareti della saldatura.
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GLI AUTORI.
L'ingegnere Gianluca Arru è responsabile
dei Sistemi Qualità e Sicurezza
per la Remosa S.p.A., Cagliari
cell. 328.6878.694
telefono 070.2020.211
e-mail: [email protected]
L'ingegnere Paola Lorrai
è impegnata in un periodo di tirocinio
presso la Remosa S.p.A.,
area Sistemi Qualità e Sicurezza
cell. 328.4868968
telefono 070.280936
e-mail: [email protected]
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Le radiografie industriali secondo il Codice ASME
Una garanzia per produttore e cliente
INFORMAZIONE
SISTEMI QUALITÀ.
98
INFORMAZIONE
Sistemi Qualità
3. Requisiti procedurali
L’esame radiografico deve essere
sempre eseguito in riferimento ad una
procedura scritta, che deve contenere
almeno le seguenti informazioni:
designazione
a) tipo di materiale e campo di spessori
del penetrametro
da radiografare;
b) isotopo utilizzato (gammagrafia) o
massimo voltaggio usato (raggi X);
c) distanza minima sorgente-oggetto,
d) distanza massima dell’oggetto dalla
diam. 4T
pellicola, misurata a partire dalla superficie dell’oggetto rivolta verso la sordiam. T
gente;
e) dimensione massima della sorgente
diam. 2T
(macchia focale);
f) marca della pellicola e designazione;
g) schermi usati.
FIGURA 1. PENETRAMETRO A FILI (ISO) E - A DESTRA - PENETRAMETRO A FORI (ASME).
La predisposizione di una procedura documentata assicura la ripetibilità
dell’esame e la sistematicità nella sua applicazione. Peraltro, il soddisfacimento dei requisiti relativi alla densità e alla qualità dell’immagine, specificati nella suddetta procedura, attesta la conformità del metodo utilizzato.
T
X X
4. Preparazione della superficie
Le saldature. Le irregolarità sulla superficie della saldatura devono essere rimosse su ambo i lati (quando possibile), in modo che la risultante immagine radiografica dovuta a una superficie irregolare non nasconda o venga confusa con l’immagine di eventuali discontinuità del materiale radiografato. La
superficie finita di tutti i giunti saldati di testa può essere livellata con il materiale di base o avere una cresta ragionevolmente uniforme, purché il sovrametallo
della saldatura non ecceda quello specificato.
La radiazione retrodiffusa. Al fine di limitare l’effetto della radiazione
retrodiffusa, nel retro di ogni pellicola, durante ogni esposizione, deve essere
attaccata una lettera “B” in piombo, di dimensione minima di 13 mm in altezza e 1,6 mm di spessore, per determinare se la radiazione retrodiffusa ha impressionato la pellicola.
Sistema di identificazione. Per associare la radiografia al componente
radiografato, alla saldatura o al singolo cordone di saldatura, deve essere usato
un sistema di identificazione permanente. Inoltre deve essere inserito nella
radiografia, in modo chiaro e permanente, il logo del costruttore o la ragione
sociale, nonché la data di esecuzione della radiografia.
In generale, si opera attribuendo alle saldature un numero identificativo,
alle posizioni radiografiche dei numeri sequenziali (p.e. giunto n.x, posizioni
n, n+1), e al manufatto un numero del disegno (p.e. numero del disegno d’assieme). Le suddette identificazioni si esplicano tramite l’utilizzo di marcature
(numeri o lettere in piombo), applicate sulla saldatura prima dell’esecuzione
della radiografia.
Le marcature devono comparire come immagine radiografica sulla pellicola e devono essere disposte sul pezzo, non sulla pellicola. La loro posizione
deve essere indicata in modo permanente (p.e. mediante stampigliatura delle
posizioni radiografiche a lato cordone) sulla superficie del pezzo da radiografare, quando sia possibile, o su una mappatura, in modo da permettere che
l’area radiografata sia rintracciabile sul pezzo.
Indicatori della qualità dell’immagine. Il termine “sensibilità radiografica” si riferisce alla nitidezza con la quale la radiografia mette in risalto le
discontinuità nel pezzo radiografato. Per esaminare la sensibilità radiografica
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INFORMAZIONE
Indicatori della Qualità dell’Immagine
lato sorgente
lato pellicola
range di spessori nominali
per parete singola
millimetri
designazione
IQI a fori
designazione
IQI a fili
designazione
IQI a fori
designazione
IQI a fili
da 0,5 a 0,75
da 0,75 a 1,0
da 1,0 a 1,5
da 1,5 a 2,0
da 2,0 a 2,5
da 2,5 a 4,0
da 4,0 a 6,0
da 6,0 a 8,0
da 8,0 a 10,0
da 12,7 a 19,0
da 19,0 a 25,4
da 25,4 a 38,1
da 38,1 a 50,8
da 50,8 a 63,5
da 63,5 a 101,6
da 101,6 a 152,4
da 152,4 a 203,2
da 203,2 a 254,0
20
25
30
35
40
50
60
80
100
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17
17
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TABELLA T-276
si usano i penetrametri. Esistono diversi tipi di penetrametri, anche detti Indicatori della Qualità dell’Immagine (IQI), costituiti dello stesso materiale del
pezzo da radiografare o di un materiale radiologicamente simile.
Tra i penetrametri più usati ricordiamo gli IQI a fili, costituiti da una serie
di sette fili di diametro diverso; la sensibilità percentuale viene valutata come
rapporto tra il diametro del filo più sottile visibile sulla radiografia e lo spessore
del pezzo radiografato. Questo tipo di penetrametro viene posto generalmente
a cavallo della zona di interesse che deve essere radiografata. La figura 1
mostra un penetrametro a fili prescritto dalle norme ISO.
Un altro tipo di penetrametro molto utilizzato è quello a piastra forata.
Esso è composto da una piastrina di spessore “T”, dove T è una certa percentuale dello spessore del pezzo da radiografare, con tre fori di diametri T, 2T, 4T: la
sensibilità è valutata in base a quale dei tre fori è meglio visibile sull’immagine radiografica. In figura 1 è presentato un penetrametro a piastra forata prescritto dalle norme ASME.
Quando viene fatta una radiografia i penetrametri a piastra forata sono
generalmente posti sulla superficie rivolta verso la sorgente di radiazioni e
accanto all’area che deve essere radiografata. Se è difficile o impossibile posizionare i penetrametri sul provino essi possono essere posti sulla pellicola. Se
il profilo del penetrametro è visibile sulla radiografia e lo spessore del penetrametro è, per esempio, il 2% dello spessore del provino, questo indica che
la sensibilità radiografica è almeno del 2 per cento. L’immagine dei fori o dei
fili fornisce un’indicazione sulla chiarezza con la quale un difetto sarà visibile
sulla radiografia. Gli IQI standard previsti dall’ASME sono riportati in apposite
tabelle.
Scelta e posizionamento degli IQI.
- Materiale. Gli IQI devono essere del materiale specificato nell’apposita
normativa (non riportata nel presente articolo) o di materiale con assorbimento di radiazioni minore di quello del materiale radiografato.
- Dimensione. Gli IQI a fori o a fili devono essere come specificato nella
tabella T-276 (di cui si riporta un estratto). I criteri per la valutazione degli
spessori sui quali sono basati gli IQI sono specificati nella tabella T-276.
- Saldature con sovrametallo. Lo spessore sul quale sono basati gli IQI è lo
spessore nominale a parete singola più il sovrametallo stimato, che non
deve eccedere il massimo permesso dal codice. Nella scelta degli IQI il
piatto o l’anello di sostegno (backing) non deve essere considerato come
parte dello spessore. Non è richiesta la misura del sovrametallo.
- Saldature senza sovrametallo. Lo spessore sul quale si basano gli IQI è lo
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98
pollici
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INFORMAZIONE
Sistemi Qualità
TECNICA RADIOGRAFICA
pellicola
sorgente
CONFIGURAZIONE A
-
sorgente
pellicola
CONFIGURAZIONE B
posizione opzionale
della sorgente
-
spessore nominale della parete singola. Nella scelta degli IQI il sostegno
(backing) non deve essere considerato come parte dello spessore della
saldatura.
IQI lato sorgente. Gli IQI devono essere sistemati sul lato sorgente dalla
parte che deve essere esaminata. Quando, a causa della forma del componente o della configurazione della saldatura o della dimensione, non è
possibile sistemare gli IQI sul pezzo o sulla saldatura, gli IQI possono
essere posizionati in blocchi separati. I blocchi separati devono essere
dello stesso materiale o di uno radiologicamente simile rispetto al materiale da radiografare.
IQI lato pellicola. Quando l’inaccessibilità impedisce di posizionare
manualmente gli IQI sul lato sorgente, è possibile posizionarli sul lato pellicola a contato con la parte che deve essere esaminata. In tal caso deve
essere posta a contato dell’IQI, o sullo stesso, una lettera di piombo “F”che
non deve coprire i fori dell’ IQI.
Posizionamento degli IQI sulle saldature: IQI tipo foro. Gli IQI possono
essere posti accanto o sulla saldatura. Il numero di identificazione e, quando usata, la lettera di piombo “F”, non devono trovarsi nell’area di interesse, eccezion fatta quando la configurazione geometrica lo impedisca.
Posizionamento degli IQI sulle saldature: IQI tipo filo. Gli IQI devono
essere posizionati sulla saldatura in modo che la lunghezza dei fili sia
perpendicolare alla lunghezza della saldatura. Il numero di identificazione e, quando usata, la lettera di piombo “F”, non devono essere nell’area
di interesse, eccezion fatta nel caso in cui la configurazione geometrica
lo impedisca.
5. Visione delle radiografie
Gli apparecchi per la visione delle radiografie devono fornire una illuminazione di fondo tenue, di un’intensità tale da non causare fastidiose riflessioni, ombre, o bagliori sulla radiografia. L’attrezzatura usata per osservare e
interpretare le radiografie deve fornire una sorgente di luce variabile sufficiente per la visione degli IQI tipo foro e tipo filo che devono essere visti nell’intervallo di densità specificata. Le condizioni visive devono essere tali che la luce
proveniente dal bordo esterno della pellicola o che passa attraverso le zone a
bassa densità non debbano interferire con l’interpretazione.
6. La tecnica radiografica
pellicola
CONFIGURAZIONE D
sorgente
pellicola
CONFIGURAZIONE F
Per l’esecuzione delle radiografie deve essere usata, quando possibile, la
tecnica a parete-singola. Quando non è possibile usare tale tecnica deve essere usata quella a parete-doppia. Per dimostrare che è stato radiografata tutta
l’area di interesse, deve essere fatto un adeguato numero di esposizioni.
A titolo di esempio si riportano alcuni esempi di configurazioni relative
alla tecnica a parete-singola. La configurazione A illustra una tecnica a paretesingola con la visione radiografica a parete singola. Il posizionamento degli IQI
può essere fatto sul lato sorgente o sul lato pellicola. Il posizionamento delle
marcature può essere fatto da ambo i lati.
La configurazione B illustra una tecnica a parete-singola con visione
radiografica a parete singola. Il posizionamento degli IQI può essere su entrambi i lati come nella configurazione A.
Quando non è possibile usare la tecnica a parete-singola si deve usare
una delle seguenti tecniche a parete-doppia, con visione a parete singola o
doppia.
La configurazione D rappresenta una tecnica a parete-doppia con visione radiografica di una sola parete. Gli IQI possono essere su ambo i lati come
nella configurazione A.
La configurazione F illustra una tecnica di esposizione a parete-doppia
con la visione radiografica di entrambe le pareti della saldatura (doppia pare-
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PENOMBRA GEOMETRICA
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F
dove Ug = penombra geometrica,
F = dimensione lineare della sorgente;
D = distanza tra la sorgente radiante e la saldatura o l’oggetto radiografato, in
pollici,
d = distanza dalla saldatura (misurata dal lato sorgente) alla pellicola, in pollici,
O = oggetto da radiografare,
A = contorno dell’oggetto,
C = immagine sul piano della radiografia.
O
C
7. Valutazione
Qualità della radiografia. Le pellicole radiografiche devono essere esenti da difetti meccanici, chimici o altro in modo da non nascondere, o essere
confusi, con l’immagine di discontinuità presenti nella zona di interesse dell’oggetto radiografato.
Tra i difetti si possono ricordare:
a) annebbiamento;
b) difetti di processo come rigature, filigrane, macchie chimiche;
c) graffi, impronte delle dita, sporcizia, macchie statiche, sfumature o
gocce;
d) false indicazioni date da difetti dello schermo.
Densità radiografica. La densità della pellicola trasmessa attraverso l’immagine radiografica degli IQI a foro o a filo, nell’area di interesse, deve essere
almeno di 1,8 per radiografia fatta con sorgente a raggi X e 2,0 per radiografia
fatta con sorgente a raggi gamma.
Per la visione di pellicole a esposizione multipla, ogni pellicola che
compone la serie deve avere una densità minima di 1,3. La massima densità
deve essere di 4,0 sia per l’esposizione singola sia per la serie composta. È
consentita una tolleranza di 0,05 nella lettura delle densità.
Requisiti di sensibilità degli IQI. La radiografia deve essere eseguita con
una tecnica di sensibilità tale da mostrare l’immagine dei fori 2T degli IQI a
foro, o i fili degli IQI a filo. Nella radiografia devono inoltre essere presenti i
numeri e le lettere di identificazione degli IQI. Se nella tecnica delle esposizioni multiple, l’immagine dei fori 2T degli IQI a foro o i fili degli IQI a filo
non sono presenti su ciascuna pellicola, ma sono presenti nell’immagine complessiva, l’interpretazione deve essere eseguita solo attraverso la visione di
quest’ultima.
Eccesso di radiazioni retrodiffuse. Se sullo sfondo annerito di una radiografia appare un’immagine chiara della lettera “B” di piombo, la protezione
per le radiazioni retrodiffuse non è stata sufficiente e la radiografia è da considerarsi inaccettabile. Un’immagine nera della lettera “B” su uno sfondo chiaro
non è causa di eliminazione.
Limitazioni della penombra geometrica. La penombra geometrica di una
radiografia non deve oltrepassare i seguenti valori:
Spessore del materiale, pollici (mm)
fino a 2 (50,8)
da 2 a 3 (50,8-76,2)
da 3 a 4 (76,2-101,6)
maggiore di 4 (101,6)
INFORMAZIONE
te). Gli IQI devono essere posti sul lato sorgente. Il posizionamento delle
marcature può essere fatto su entrambe i lati.
La penombra geometrica di una radiografia deve essere determinata con
la seguente formula:
F d
Ug = *
D
Ug massima, pollici (mm)
0,020 (0,51)
0,030 (0,76)
0,040 (1,02)
0,07 (1,78)
Lo spessore del materiale è quello utilizzato per la scelta degli IQI.
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RADIOGRAFIA NITIDA
F
D
O
A
d
12345678901234567890123
12345678901234567890123
12345678901234567890123
12345678901234567890123
12345678901234567890123
12345678901234567890123
C
RADIOGRAFIA CON PENOMBRA
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INFORMAZIONE
Sistemi Qualità
8. Esame della radiografia a cura del costruttore
Il costruttore è responsabile del riesame, dell’interpretazione, della valutazione e dell’accettabilità della radiografia per assicurare la conformità con i
requisiti dell’articolo 2 del Codice.
La documentazione (modulistica) relativa ai dettagli della tecnica radiografica adottata e al riesame delle radiografie deve accompagnare le stesse.
L’accettazione deve essere completata prima della presentazione della radiografia al cliente e deve essere accompagnata dalla documentazione suddetta.
9. Documentazione
Documentazione e dettagli della tecnica radiografica.
Il costruttore deve preparare e documentare i dettagli della tecnica radiografica adottata. Devono essere fornite le seguenti informazioni:
a) numero di identificazione, per esempio, numero di commessa, del
contratto, numero di colata (se applicabile),
b) la mappatura (se usata) del posizionamento delle marcature,
c) numero di esposizioni radiografiche (numero di pellicole usate per
radiografare una saldatura di data lunghezza),
d) voltaggio usato per la produzione dei raggi X o tipo di isotopo usato,
e) dimensione della macchia focale (Rx) o dimensione fisica
dell’isotopo sorgente,
f) tipo di materiale base e spessore, spessore della saldatura e spessore
del rinforzo della saldatura,
g) minima distanza sorgente-oggetto,
h) massima distanza, misurata dal lato sorgente, dell’oggetto dalla
pellicola,
i) produttore e designazione della pellicola,
j) numero di pellicole (pellicola singola o doppia),
k) esposizione a singola o doppia parete,
l) visione a singola o doppia parete.
Modulo di revisione radiografica.
Il costruttore deve presentare un modulo di riesame della radiografia, che
deve contenere almeno le seguenti informazioni:
a) lista di ogni posizione radiografica,
b) le informazioni richieste nel precedente paragrafo, incluse o richiamate,
c) valutazione e disposizione dei materiali o della saldatura esaminata,
d) nome del rappresentante del costruttore che ha accettato le radiografie,
e) data della valutazione delle radiografie eseguita del produttore.
10. Conclusioni
Le commesse che un costruttore di serbatoi in pressione può acquisire in
diverse parti del mondo impongono l’esecuzione dei controlli radiografici quasi sempre in accordo al codice ASME, universalmente riconosciuto.
Il vantaggio che il costruttore può trarre dalla applicazione del codice
consiste sostanzialmente nella prescrizione agli addetti all’esame radiografico
degli strumenti operativi da adottare per la sua esecuzione, rendendo sistematico e ripetibile tale esame tramite la codifica della tecnica radiografica e dei
criteri per la valutazione della qualità di una radiografia.
Rispettando le suddette prescrizioni il costruttore si trova infatti nella
condizione di poter presentare al cliente i risultati di una radiografia, con la
sicurezza di vedere accettati tali risultati senza la riserva dipendente dall’interpretazione soggettiva.
GIANLUCA ARRU
PAOLA LORRAI
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